【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及瓦片地图配准，具体来说，涉及一种在线瓦片地图渐进式动态配准方法、系统及装置。
技术介绍
1、瓦片地图配准对多源数据的集成与应用非常重要，是当前地图配准领域的一个难点问题。不同于其他配准对象，瓦片地图是一个从粗到精、从全局到局部的多级组织形式，具备复杂的场景变化。
2、当前的两类配准方法无法解决瓦片地图多尺度变化配准：一是坐标转换算法，该方法利用厂商提供的api接口进行计算得到配准固定偏移值，但api接口有限，只限特定坐标系统，同时不同瓦片地图之间的偏移值会随地图尺度增大而增大，固定偏移值无法应对地图的尺度变化；二是基于特征的配准方法，该方法多采用少量特征或单一特征进行匹配，而随着地图尺度增大，地物数量会变少，该方法将无法提取到地图特征，此方法无法应对不同尺度地图具备不同特征的情况。因此，有必要开发一种适用于瓦片地图多尺度变化的配准方法。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种结合图像多特征的渐进式动态配准方法，以解决瓦片地图多尺度变化下难以配准的问题。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、一种在线瓦片地图渐进式动态配准方法，包括，记坐标点集合为p={p1,p2,…,pm}，其中pi=(xi,yi);尺度集合为s={s1,s2,…,sn}，偏移值集合为，o(pi,sj )代表pi点在sj尺度下的偏移值，其中1≤i≤m，1≤j≤n；包括以下步骤：
4、步骤s10，输入目标地图pt和待配准地图pr的中心点地理坐标
5、步骤s20，地图初始可视化、平移、缩放后，通过地图服务接口，读取地图中心点地理坐标
6、p'(x,y)和p(x,y)以及当前地图尺度s，加载待配准地图pr和目标地图pt；
7、步骤s30，粗配准，对集合o设计两个约束条件，得到目标最邻近偏移值记录od，其中首要约束条件是od中坐标点与当前点p(x,y)的欧式距离最小，次要约束条件是od中尺度与当前尺度s的尺度差最小，具体见式1，
8、；
9、 式1；
10、；
11、若集合od中存在多个偏移值记录，则随机选择其中一个进行地图粗配准，重新获取待配准地图pr，若集合o判定为空，则跳过步骤s30粗配准阶段，直接进入步骤s40；
12、步骤s40，精配准，包括，
13、步骤s41，使用u-surf算法提取目标地图pt和待配准地图pr中特征点，并分别记为fpt={fpt1,fpt2,…,fptn}，fpr={fpr1,fpr2,…,fprn}，并生成对应描述子信息dt={dt1,dt2,…,dtn}，dr={dr1,dr2,…,drn}。之后根据描述子信息使用快速最邻近匹配方法对fpt和fpr进行匹配，得到匹配点对fp_match={fp_match1,fp_match2,…,fp_matchn}；若fp_match的数量大于设定阈值，则进入步骤s43，否则进入步骤s42；
14、步骤s42，使用suzuki85算法提取目标地图pt和待配准地图pr中的特征面，分别记为fst={fst1,fst2,…,fstn}，fsr={fsr1,fsr2,…,fsrn}，并根据多边形重叠面积比例确定fst和fsr中特征面的匹配关系，得到匹配面对fs_match={fs_match1,fs_match2,…,fsmatchn}，对fs_match中一条记录fs_matchi，通过移动fsri使得fsri与fsti重叠面积最大，记重叠面积最大时fsri移动的偏移值为mi，则使用特征面信息求解的精配准偏移值可以表示为式5，
15、 式5；
16、得到偏移值结果后，进入步骤s44，将像素值转换为实地偏移距离；
17、步骤s43，若fp_match的数量大于设定阈值，则根据特征点匹配信息求解变换参数，具体为，根据fs_match中的匹配信息，读取信息中的坐标值x和y，计算所有匹配的偏移量，对fp_match中一条记录fp_matchi，其偏移量计算如式6，
18、 式6；
19、式6中fpti和fpri为fp_matchi在pt和pr中对应的特征点，fpri.x表示fpri的x坐标，fpri.y表示fpri的y坐标，fpti.x与fpti.y同理；
20、以偏移量x和y作为二维离散点，均值漂移算法的圆心作为精配准的偏移值，其圆心的求解过程如下：
21、 式7；
22、式7中cr表示以x为圆心，r为半径的圆形范围，m(x)表示概率密度梯度的方向，
23、x(t+1)=mt+xt 式8
24、式8中mt表示t状态下偏移值，xt表示t状态下圆心坐标。通过迭代，当mt为0时，xt+1即为所求圆心，其坐标为精配准偏移值f(p,s)，可表示为式9：
25、f(p,s)=xt+1 (mt=0) 式9
26、得到偏移值结果后，进入步骤s44，将像素值转换为实地偏移距离；
27、步骤s44，根据像素分辨率能够换算出待配准地图偏移的实际距离，对待配准地图进行精配准，最终将结合粗配准与精配准得到的最终偏移值存入集合o中，作为其它地区或尺度粗配准的参考值，至此即可。
28、在可能的一个设计中，步骤s41中，得到匹配点后还需综合ransac算法和基于均值漂移算法的特征点筛选策略对匹配点对fp_match进行过滤，具体为：
29、随机从点集中选择一个点作为起始点，记为，并绘制一个以为圆心半径为r的圆形范围，在该圆形范围内以作为起点，其他点为终点形成偏移向量可以表示为，如式2，
30、 式2
31、圆形范围内全部偏移向量的和为本次迭代的最终偏移向量，可以表示为式3：
32、 式3
33、则下一次迭代的圆形可以表示为p1，如式4：
34、 式4
35、当p中m%以上的点落入圆形范围内时，停止迭代，将位于圆心外的离散点所对应的特征点对作为错误匹配剔除。
36、在可能的一个设计中，步骤s41中对匹配点对fp_match进行过滤过程中，其中m取值为45-55。
37、在可能的一个设计中，步骤s41中对匹配点对fp_match进行过滤过程中，其中m取值为50。
38、在可能的一个设计中，步骤s41、s43中的设定阈值为5。
39、在可能的一个设计中，步骤s44中，具体为，根据像素分辨率能够换算出待配准地图偏移的实际距离，对待配准地图进行精配准，不同尺度下瓦片地图的像素分辨率与实际地理长度的转换公式可以表达如下：
40、 式10
41、式10中，z表示地图尺度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，记坐标点集合为P={p1,p2,…,pm}，其中pi=(xi,yi);尺度集合为S={s1,s2,…,sn}，偏移值集合为，O(pi,sj )代表pi点在sj尺度下的偏移值，其中1≤i≤m，1≤j≤n；包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤S41中，得到匹配点后还需综合RANSAC算法和基于均值漂移算法的特征点筛选策略对匹配点对FP_match进行过滤，具体为：随机从点集中选择一个点作为起始点，记为，并绘制一个为圆心半径为r的圆形范围，在该圆形范围内以作为起点，其他点为终点形成偏移向量可以表示为，如式2，
3.根据权利要求2所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤S41中对匹配点对FP_match进行过滤过程中，其中m取值为50。
4.根据权利要求1-3任一项所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤S41、S43中的设定阈值为5。
5.根据权利要求4所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤S
6.根据权利要求1-3或5任一项所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤S44后，本方法在不同地区、不同尺度动态计算偏移值，当地图中心发生移动或尺度变换时，返回步骤S10，求解配准参数，否则结束。
7.一种在线瓦片地图渐进式动态配准装置，其特征在于，包括存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法。
8.一种控制系统，其特征在于，包括权利要求7所述的在线瓦片地图渐进式动态配准装置。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1-6任一项所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法。
...【技术特征摘要】
1.一种在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，记坐标点集合为p={p1,p2,…,pm}，其中pi=(xi,yi);尺度集合为s={s1,s2,…,sn}，偏移值集合为，o(pi,sj )代表pi点在sj尺度下的偏移值，其中1≤i≤m，1≤j≤n；包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤s41中，得到匹配点后还需综合ransac算法和基于均值漂移算法的特征点筛选策略对匹配点对fp_match进行过滤，具体为：随机从点集中选择一个点作为起始点，记为，并绘制一个为圆心半径为r的圆形范围，在该圆形范围内以作为起点，其他点为终点形成偏移向量可以表示为，如式2，
3.根据权利要求2所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤s41中对匹配点对fp_match进行过滤过程中，其中m取值为50。
4.根据权利要求1-3任一项所述的在线瓦片地图渐进式动态配准方法，其特征在于，步骤s41、s43中的设定阈值为5。
5.根据权利要求4所述的在线瓦片地图...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓吉秋，陈晓燕，张东，邱蓝，吴军，王飞龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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